焊接工藝的現狀及發展趨勢

閆飛宇

摘? ?要：改革開放以來，隨著經濟的迅速發展和科學技術水平的不斷提升，人們對于生活質量的追求越來越高，我國社會中各行各業也都呈現出大繁榮、大發展的局面。在這種背景下對于工程機械的應用也越來越廣泛，在生活中，其也是現代化國家的發展以及建設進程中的戰略支柱性產業。在整個機械加工過程當中，焊接技術的優劣將會直接影響到產品的使用質量和工作性能。

關鍵詞：焊接工藝;現狀;發展與趨勢

1? ? 焊接的基本內涵

焊接，也稱作熔接、镕接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料的制造工藝及技術。在當今幾乎所有的機械組裝過程中，工作人員都會應用高溫或者加壓的方式將對應材料鑄成的零部件連接在一起，這個過程使用的便是工程機械焊接工藝。

2? ? 焊接工藝的現狀

2.1? 焊接方法及其工藝的發展現狀

焊接技術最早出現在距今千年以前，各地工匠將金屬連接進行鍛焊。而現代所使用的焊接技術出現于19世紀末，先是利用氧乙炔火焰和電孤集中熱量對金屬進行焊接，稍后出現了電阻焊及鋁熱劑，焊接技術得到進一步的提升。隨著人類科學技術的進步及對于高質量焊接產品的需求，各種新的焊接技術被開發出來，推動了工程機械焊接行業的興起。目前，普遍使用的焊接方法有焊條電弧焊、埋弧自動焊以及氣體保護焊，并且焊接技術正在向著自動智能化方向邁進。

在上述3種焊接方法中，焊條電弧焊操作最為靈活，但其生產效率低、焊縫質量保障依賴人工。埋弧焊生產效率高、成本低，制造出的產品質量高也更美觀，卻對焊件裝配質量要求很高，并且不宜焊接薄板及短焊縫，所以在環焊及中等長度的板長直焊中的運用較多。氣體保護焊可進行全方位焊接、焊接質量好，根據所使用的保護氣體的差異分為兩類：氬弧焊及CO2氣體保護焊，其中氬弧焊電弧熱量集中、焊后變形小，但Ar成本高，所以一般用于焊接易氧化的有色金屬、合金鋼及不銹鋼;采用CO2氣體則成本低、效率高，但飛濺大，設備的使用維修不便。

在現代焊接工藝的不斷改善和提升過程中，將力學、材料學、熱處理學等學科進行融合，形成了一項綜合性很強的技術并且廣泛地應用到各個領域中，小到小型居家用品，大到金屬結構建筑及航空航天都缺少不了這項技術的支撐。焊接已然成為促進國家與社會經濟快速發展的支柱型行業。

2.2? 焊接方法的應用及焊接設備的使用現狀

在焊接實踐中，不難得出這樣一個結論：焊接內容、要求不同，其焊接方法的選擇就會存在差異。因此，多樣性是在選擇焊接方法進行應用時的主要特點。從事機械加工的生產人員會對機械產品的加工要求、零件性能及焊接條件等進行評估，確保所選擇的焊接方式是合理的、適宜的。如果在實踐過程中設備的焊接要求較高并且有較為嚴格的生產效率要求，就應當采用互換法進行施工，而如果還要求精確把控經濟精度，則應當選用調整法。只有生產人員在具體焊接要求的基礎上，熟悉并審查施工圖紙，了解技術要求并對材料進行工藝分析，制定相應的整個焊接結構生產工藝流程，做到焊接方法的最佳選擇，才能實現機械設備焊接質量的有效提升，進而促進工程生產效率和質量的不斷發展。

改革開放前我國的工業生產相對比較落后，所以很多機械結構焊接的過程都是通過手工來完成的，不僅焊縫美觀度不足而且生產效率低下。隨著我國工程機械制造技術的不斷進步，現在已經形成了較為完善的多種焊接工藝設備的生產體系。目前，逆變式焊機技術已經形成了普遍推廣的趨勢，尤其是逆變式CO2焊機已經得到了較為廣泛的應用;節能高效的CO2焊機、埋弧焊機的應用率迅速提高;而隨著數字化、計算機技術、機械設計技術等的發展及對焊接質量越來越高的要求，自動焊接設備發展迅猛，在汽車、通信設備、家電等行業獲得了普遍應用，逐漸占據了主體地位，以焊接機器人為代表的焊接自動化設備的使用率也在逐年大幅提升。

3? ? 焊接工藝的發展趨勢

3.1? 焊機控制數字化

隨著科學技術水平的不斷提升，數字化、信息化已經在各行各業都得到了程度不同的應用。全數字化控制技術可以確保相關工藝技術嚴格按照規定執行，這大大提升了焊機的控制精度以及產品的可靠性和一致性，簡化了控制技術的升級，并且工藝技術人員可以很方便地采集現場作業的信息參數，為工藝過程的優化提供重要的參考依據。而現在我國主要應用的是模擬控制技術，并不能很好地滿足生產需求。這與我國現今的機械工程發展是不吻合、不匹配的，而全數字化焊接設備具有在大規模、有害生產環境中使用的優點，所以全數字化控制技術的應用必將成為趨勢。

3.2? 焊接系統集成網絡化

我國的自動化焊接系統廣泛處于繼電器開關量編組控制的程度，各個自動化焊接元件之間信息的相互交換非常有限，難以實現復雜的焊接工藝協調控制。如今是網絡的時代，互聯網不僅給人們的生活帶來了方便，也推動了各行業、領域的發展。而采用計算機網絡技術不僅可以提高自動化系統的集成水平，以代替傳統的人工手動操作、實現工人遠程自動化控制焊機進行生產、方便技術人員的操作，也減少了對人體健康的危害，而且可以隨時便利地對系統進行自我診斷和檢查，及時地發現出現的問題或故障，并進行修正。焊接系統網絡化還能將各個自動化焊接部件的信息量很好地傳遞，甚至可以將各個系統聯系起來，實現數據庫之間的共享。這既可以更好地實現復雜的焊接工藝協調控制，也方便解決各系統遇到的問題及根據以往數據生成焊接工藝參數。

3.3? 焊接工藝控制智能化

在現代化焊接工藝發展進程中，焊接工作遇到的實際情況是建筑工程、特殊結構越來越多，各種功能要求越來越繁雜，準確度、規范程度的要求也越來越高。在高端技術領域的精細作業中，傳統的人工焊接難以完成其所要求的細小焊接處理;而在大規模機械工程的工程焊接中，龐大的經濟化復雜任務對人工處理也是一個巨大的挑戰。在有些人工焊接過程中，甚至人員的存在也會對其工作環境產生影響。所以需要實現焊接工藝智能化，即利用機械模擬及實現人的智能行為來進行焊接工藝制造。目前，已經有傳感技術、智能控制技術等被運用到自動化焊接工藝中，但在這方面的研究和積累工作還不夠，無法提供成熟可靠的設備及技術。實現不了只需操作者輸入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工藝條件就可自動選擇焊接工藝并進行智能化生產，焊機專家系統也不夠成熟。

3.4? 焊接的自動化和機器人焊接

在我國，汽車、航空航天、軍工、電力、鋼構等行業產品的生產線上的焊接部分已經開始使用自動化和機器人焊接裝備。2014年中國制造業機器人密度為35臺/萬人，遠低于制造業發達的國家的水平。但在2016年增長到了68臺/萬人，是全球工業機器人增速最快的國家。確實，機器人具有人工不可能擁有的優勢，其通用性強、穩定可靠、工作效率高、速度快并且可以工作10～15年。自動焊接機與焊接機器人應用到焊接行業中，可以代替人工進行一些復雜或危險性相對較高的工藝。所以這不僅可以提高生產效率，使制造企業獲得更好的經濟效益，也能降低人工的勞動強度及減少對工作人員健康的損害，還保證了產品的質量。在批量化、大規模和有害作業環境或特種環境中，自動化焊機及焊接機器人的作用就更加能夠凸顯出來，在大力開發海上資源的今天，海下的工程作業使用焊接工藝是必然趨勢。

4? ? 結語

工程機械加工生產是推動國經濟生產的重要支柱之一，而焊接工藝是機械制造中最關鍵的一部分，為了確保焊接產品的性能和品質使其安全、穩定運轉，同時提高生產效率、降低成本，對焊接工藝進行研究是十分必要的。焊接工藝要提升，一方面要不斷開發新的方法與新型焊接設備。另一方面需要加快焊接系統的數字化、網絡化、智能化與自動化水平。這樣才能最大化地在提高生產、經濟效益的同時保證焊接精度、質量、效率、規模。因此，相關人員要銳意進取，借鑒國內外先進的技術以及經驗，并且取其精華、去其糟粕，使焊接技術發展到更高的層次，從而為我國的發展做出更大的貢獻。

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